FR3139194A1 - Carte de circuit imprimé pour un capteur inductif de mesure de position angulaire, d’encombrement réduit - Google Patents
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Abstract
Carte de circuit imprimé pour un capteur inductif destiné à mesurer la position angulaire d’une cible, la carte de circuit imprimé comportant : - au moins deux bobinages secondaires (22a) constitués chacun d’au moins une paire de pôles (23), chaque paire de pôle s’étendant selon un arc de cercle égal à 360°/Ntot, avec Ntot un entier supérieur ou égal à 2 ; et - un bobinage primaire (21), entourant les bobinages secondaires. Selon l’invention : - chaque bobinage secondaire (22a) comporte un nombre N0 de paires de pôles, avec 1≤N0≤(Ntot-1) ; et - le bobinage primaire (21) délimite une surface d’intérêt inscrite à l’intérieur d’un disque dit utile, avec un rapport entre l’aire de la surface d’intérêt et l’aire du disque utile qui est compris entre 70% et 99%. L’invention trouve à s’appliquer notamment dans le domaine automobile, pour la mesure de position angulaire d’un rotor de moteur électrique. Elle permet d’offrir un couplage optimal entre les bobinages et la cible, tout en respectant des contraintes fortes en termes d’espace disponible pour l’intégration des bobinages. Figure 2A
Description
Le domaine de l'invention est celui de la détection de la position d’une structure mécanique en mouvement, notamment un rotor d'une machine tournante, à l'aide d’une cible montée solidaire de ladite structure.
L'invention se rapporte plus particulièrement à un capteur inductif, configuré pour réaliser la mesure d’une position d'une pièce tournante, notamment, mais pas uniquement, un axe de rotation ou un rotor de machine électrique tournante.
De façon connue en soi, les capteurs inductifs angulaires ont une structure similaire à celle des capteurs inductifs linéaires : ils comprennent une partie fixe, nommée « transformateur », et comportant un bobinage primaire fixe et au moins deux bobinages secondaires fixes, et une partie mobile constituée par une cible métallique qui est reliée rigidement à la pièce mécanique à contrôler angulairement.
Le bobinage primaire fixe et les bobinages secondaires fixes sont généralement réalisés sur une carte de circuit imprimé, et constitués chacun de pistes électriquement conductrices tracées sur la carte de circuit imprimée.
Le principe de fonctionnement d’un tel capteur repose sur la variation de couplage entre le bobinage primaire et les bobinages secondaires, formant ensemble un transformateur fonctionnant à haute fréquence et sans utiliser de circuit magnétique. En utilisation, des courants induits dans la cible viennent modifier des tensions induites dans les bobinages secondaires par le bobinage primaire. Dit autrement, le couplage entre les bobinages primaire et secondaires varie en fonction de la position de la cible. En adaptant la configuration des bobinages et le cas échéant en connaissant le courant injecté dans le bobinage primaire, la mesure de la tension induite dans les bobinages secondaires permet de déterminer la position de la cible.
De manière plus détaillée, en utilisation, un courant alternatif haute fréquence circule dans le bobinage primaire, produisant un champ magnétique à la même fréquence.
Chaque bobinage secondaire est entouré par le bobinage primaire, et forme au moins deux boucles. Les boucles successives entourent chacune une surface sensiblement identique. Les boucles successives se croisent et ont donc une orientation opposée d'un point de vue trigonométrique. Chaque bobinage secondaire est constitué d’une ou plusieurs paires de ces boucles, chaque paire de boucle comportant deux boucles successives ayant des orientations opposées. On nomme « paire de pôles » une paire de boucles, l’une des boucles formant un pôle positif et l’autre des boucles formant un pôle négatif.
Du fait des couplages entre le bobinage primaire et les boucles de chaque bobinage secondaire, le flux primaire crée des flux magnétiques vus comme inversés d'une boucle à l'autre de chaque circuit secondaire.
Les bobinages primaire et secondaire sont configurés pour être utilisés avec une cible métallique telle que mentionnée ci-dessus, qui est reliée rigidement à la pièce mécanique à contrôler angulairement. Le mouvement de la cible modifie le couplage entre le bobinage primaire et chaque boucle de chaque bobinage secondaire.
En particulier, les positions successives de la cible devant les boucles de chaque bobinage secondaire produisent, dans ces boucles, une quantité de flux magnétique qui varie en fonction du temps à la fréquence du courant passant dans le bobinage primaire. Il apparait donc une tension aux bornes de ces bobinages secondaires. Le signe de cette tension dépend du sens de la boucle. La somme algébrique de ces tensions varie en fonction du déplacement de la cible devant ces boucles, selon une courbe assez proche d'une sinusoïde.
Une mesure de la tension induite aux bornes des bobinages secondaires permet donc de connaître la position de la pièce mécanique.
Lorsque le capteur inductif est un capteur de mesure de position angulaire, il est connu d’agencer les bobinages primaire et secondaire selon un cercle. Un exemple d’un tel capteur est décrit par exemple dans la demande de brevet US 2014/0167788 A1.
On a illustré, aux figures 1A et 1B les bobinages d’un capteur inductif de mesure de position angulaire selon l’art antérieur. Les bobinages comportent ici un bobinage primaire et deux bobinages secondaires. Pour faciliter la compréhension, la montre le bobinage primaire et un premier bobinage secondaire, et la montre un second bobinage secondaire.
Le bobinage primaire 11 est en forme de cercle, avec une ouverture pour l’arrivée et la sortie d’un courant électrique. Il peut être formé de plusieurs cercles concentriques, superposés sur différentes couches et/ou faces d’une carte de circuit imprimé. Il entoure les bobinages secondaires 12a et 12b.
Chacun des bobinages secondaires 12a et 12b entoure une surface en forme de disque ouvert au centre, et présente une ouverture pour l’arrivée et la sortie d’un courant électrique. Les bobinages secondaires 12a et 12b sont agencés de manière concentrique avec le bobinage primaire 11.
Chacun des bobinages secondaires 12a et 12b est formé d’au moins une paire de pôles 120, ici deux paires de pôles. Chaque paire de pôle s’étend selon un arc de cercle d’angle α, avec α=360°/N, et N un entier supérieur ou égal à l’unité correspondant au nombre total de paires de pôles dans chaque bobinage secondaire.
Comme mentionné ci-avant, chaque paire de pôles 120 est formé de deux boucles de mêmes dimensions, 121 et 122, orientées dans des sens opposés. Les boucles peuvent être constituées chacune de plusieurs spires, non représentées, décalées angulairement les unes par rapport aux autres pour permettre leur réalisation sur une même carte de circuit imprimé.
Les deux bobinages secondaires 12a, 12b sont sensiblement identiques, et ne diffèrent l’un de l’autre que par une rotation d’un angle β, avec β=360°/(4*N).
Les bobinages primaire et secondaires sont généralement intégrés sur une même carte de circuit imprimé, avec un composant électronique présentant une fonction d’alimentation électrique du bobinage primaire et/ou une fonction de mesure de valeurs de tension aux bornes des bobinages secondaires.
Ce composant électronique est généralement disposé à côté des bobinages, sur la carte de circuit imprimé.
La distance entre ce composant électronique et les bobinages doit être suffisamment élevée, pour éviter un couplage électromagnétique entre les bobinages et le composant électronique, en utilisation. En outre, les contraintes de fabrication imposent un espacement minimal, afin d’éviter de détériorer les pistes électriques formant les bobinages, lors de l’intégration du composant électronique
Cette contrainte oblige parfois à réduire le dimensionnement des bobinages, qui s’étendent alors selon un disque de diamètre réduit afin de garantir un espacement suffisant relativement audit composant électronique. Un inconvénient est alors que le facteur de couplage entre les bobinages et la cible est diminué, et peut s’avérer insuffisant compte tenu des éventuelles autres contraintes en termes de distance entre la cible et les bobinages (air gap).
Un objectif de la présente invention est de proposer une solution pour s’affranchir des inconvénients précités.
En particulier, un but de l’invention est de proposer une carte de circuit imprimé pour un capteur inductif de mesure de la position angulaire d’une cible, offrant à la fois un couplage optimal avec ladite cible, et une souplesse optimale en termes d’encombrement.
Cet objectif est atteint avec une carte de circuit imprimé pour un capteur inductif destiné à mesurer la position angulaire d’une cible, la carte de circuit imprimé comportant :
- au moins deux bobinages secondaires constitués chacun d’au moins une paire de pôles, chaque paire de pôle s’étendant selon un arc de cercle égal à 360°/Ntot, avec Ntotun entier supérieur ou égal à 2 ; et
- un bobinage primaire, entourant les bobinages secondaires
- au moins deux bobinages secondaires constitués chacun d’au moins une paire de pôles, chaque paire de pôle s’étendant selon un arc de cercle égal à 360°/Ntot, avec Ntotun entier supérieur ou égal à 2 ; et
- un bobinage primaire, entourant les bobinages secondaires
Selon l’invention :
- chaque bobinage secondaire comporte un nombre N0de paires de pôles, avec 1≤N0≤(Ntot-1) ; et
- le bobinage primaire délimite une surface d’intérêt inscrite à l’intérieur d’un disque dit utile, avec un rapport entre l’aire de la surface d’intérêt et l’aire du disque utile qui est compris entre 70% et 99%
- chaque bobinage secondaire comporte un nombre N0de paires de pôles, avec 1≤N0≤(Ntot-1) ; et
- le bobinage primaire délimite une surface d’intérêt inscrite à l’intérieur d’un disque dit utile, avec un rapport entre l’aire de la surface d’intérêt et l’aire du disque utile qui est compris entre 70% et 99%
En variante, ce rapport est supérieur à 80%, voire 90%, voire même 95%. Ce rapport peut en outre être inférieur à 99%, voire 98%, voire même 96%.
Dit autrement, partant des bobinages d’un capteur inductif selon l’art antérieur, et tel qu’illustré aux figures 1A et 1B, on retire une, voire plusieurs paires de pôles aux bobinages secondaires, et on ajuste le chemin suivi par le bobinage secondaire, de manière à se rapprocher au maximum d’une forme de disque tout en passant à distance d’un obstacle déterminé.
L’invention permet donc à la fois :
- que les bobinages passent à distance d’un éventuel obstacle sur la carte de circuit imprimé ; et
- que les bobinages s’étendent selon une forme proche d’un disque, avec un diamètre du disque suffisamment élevé pour garantir un couplage optimal avec la cible, sans qu’il soit nécessaire de réduire une distance entre la cible et les bobinages.
- que les bobinages passent à distance d’un éventuel obstacle sur la carte de circuit imprimé ; et
- que les bobinages s’étendent selon une forme proche d’un disque, avec un diamètre du disque suffisamment élevé pour garantir un couplage optimal avec la cible, sans qu’il soit nécessaire de réduire une distance entre la cible et les bobinages.
Il y a un compromis à trouver entre :
- la proximité entre la forme des bobinage et un disque, une forme de disque offrant une symétrie de rotation qui rend le capteur inductif peu sensible à des défauts d’alignement de la cible (la mesure de position étant une moyenne des réponses des plusieurs paires de pôles de chacun des bobinages), et
- le diamètre d’un disque définissant la forme des bobinage, le facteur de couplage avec la cible, et donc la précision du capteur, étant d’autant plus élevés que ce diamètre est grand.
- la proximité entre la forme des bobinage et un disque, une forme de disque offrant une symétrie de rotation qui rend le capteur inductif peu sensible à des défauts d’alignement de la cible (la mesure de position étant une moyenne des réponses des plusieurs paires de pôles de chacun des bobinages), et
- le diamètre d’un disque définissant la forme des bobinage, le facteur de couplage avec la cible, et donc la précision du capteur, étant d’autant plus élevés que ce diamètre est grand.
Le disque définissant la forme des bobinages est nommé « disque utile ». Selon l’invention, le bobinage primaire entoure les bobinages secondaires, et délimite une surface d’intérêt inscrite à l’intérieur de ce disque utile, avec un rapport d’aires % et compris entre 70% et 90% entre l’aire de ladite surface d’intérêt et l’aire du disque utile.
L’invention offre ainsi un couplage optimal entre les bobinages et la cible, tout en permettant de respecter des contraintes mécaniques d’intégration telles que la présence d’un composant électronique en un emplacement déterminé sur la carte de circuit imprimé.
L’invention offre également une grande robustesse, et une faible sensibilité à un désalignement entre les bobinages et la cible, grâce à la forme des bobinages proche d’une forme de disque. A cet égard, elle se distingue de solutions alternatives, dans lesquelles les bobinages secondaires ne comporteraient chacun qu’une seule paire de pôles, avec le bobinage primaire qui suit exactement le contour des bobinages secondaires.
Dans l’introduction, on a mentionné la présence d’un composant électronique sur la carte de circuit imprimé, comme exemple de contrainte mécanique d’intégration des bobinages sur la carte de circuit imprimé. On comprend que l’invention n’est pas limitée à cet exemple, et trouve à s’appliquer dans de nombreuses autres situations dans lesquelles toute la surface idéalement souhaitée pour les bobinages n’est pas disponible.
De préférence, la surface d’intérêt passe par le centre du disque utile.
Le diamètre du disque utile est avantageusement inférieur ou égal à 30 mm.
De manière avantageuse, le bobinage primaire comporte au moins une portion en forme d’arc de cercle, qui suit le pourtour des bobinages secondaires.
Le bobinage primaire peut comporter en outre au moins une portion rectiligne, reliant ensemble deux extrémités de ladite portion en forme d’arc de cercle.
De préférence, les bobinages secondaires s’étendent ensemble selon un arc de cercle compris entre 200° et 340°.
Le nombre N0de paires de pôles est avantageusement supérieur ou égal à 2.
Les au moins deux paires de pôles peuvent être agencées directement à la suite les unes des autres. Le bobinage primaire peut alors être constitué par :
une portion en arc de cercle ; et
une portion rectiligne, reliant ensemble les extrémités de la portion en arc de cercle.
une portion en arc de cercle ; et
une portion rectiligne, reliant ensemble les extrémités de la portion en arc de cercle.
Selon une variante avantageuse, le nombre N0de paires de pôles est un multiple de 2, et les paires de pôles sont réparties en deux groupes espacés l’un de l’autre. Les deux groupes sont avantageusement agencés selon une symétrie de rotation, avec un angle de rotation de 180°. Le bobinage primaire peut alors être constitué par :
deux portions en arc de cercle ; et
deux portions rectilignes, reliant deux à deux les extrémités des portions en arc de cercle.
deux portions en arc de cercle ; et
deux portions rectilignes, reliant deux à deux les extrémités des portions en arc de cercle.
La carte de circuit imprimé selon l’invention peut comporter en outre une électronique présentant une fonction d’alimentation électrique du bobinage primaire et/ou une fonction de mesure de valeurs de tension aux bornes des bobinages secondaires, ladite électronique étant agencée à l’extérieur du bobinage primaire, et pour partie au moins à l’intérieur du disque utile.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
Description détaillée d’au moins un mode de réalisation
Pour faciliter la compréhension de l’invention, seuls les bobinages sont représentés sur les figures 1A à 6, ces derniers étant constitués par des pistes métalliques formés sur une carte de circuit imprimé. Les pistes métalliques peuvent s’étendre selon les deux faces opposées de la carte de circuit imprimé, avec des vias traversant localement la carte de circuit imprimé dans le sens de l’épaisseur. En variante, les pistes métalliques peuvent s’étendre en outre dans des couches intermédiaires d’une carte de circuit imprimé multicouches.
On décrit tout d’abord, en référence aux figures 2A et 2B, les bobinages d’une carte de circuit imprimé selon l’invention. La illustre le bobinage primaire 21 et un premier bobinage secondaire 22a. La illustre un second bobinage secondaire 22b.
Les figures 2A et 2B ne seront décrites que pour leurs différences relativement aux bobinages des figures 1A et 1B.
Sur les figures 2A et 2B, les bobinages sont représentés selon une vue de dessus, dans un plan parallèle au plan de la carte de circuit imprimé.
Chaque bobinage secondaire 22a, 22b est constitué d’au moins une paire de pôles 23, chaque paire de pôles 23 s’étendant selon un arc de cercle α’ égal à 360°/Ntot, avec Ntotun entier supérieur ou égal à 2. Ici, on a Ntot= 4.
Sur les figures 2A et 2B, les paires de pôles 23 sont représentées de façon schématique, et comportent chacune une boucle orientée dans un premier sens, symbolisée par le signe « + », et une boucle orientée dans le sens opposé, symbolisé par le signe « - ». Pour des raisons de lisibilité des figures, on n’a pas représenté le détail des spires formant chacune des boucles, lesdites spires pouvant être réparties sur une ou plusieurs couches, cet aspect étant un élément connu de l’art antérieur et ne constituant pas le cœur de l’invention.
Chaque bobinage secondaire 22a, 22b comporte un nombre N0de paires de pôles 23, avec 1≤N0≤(Ntot-1). Ici, on a N0=3.
Les deux bobinages secondaires 22a et 22b sont sensiblement identiques, et ne diffèrent l’un de l’autre que par une rotation d’un angle β’, avec β’=360°/(4*Ntot).
Les deux bobinages secondaires 22a et 22b sont entourés par le bobinage primaire 21.
Le bobinage primaire 21 présente une portion 211, en forme d’arc de cercle, et une ligne 212 située à l’emplacement de l’au moins une paire de pôles manquante et qui relie les deux extrémités 213 et 214 de la portion en arc de cercle 211.
Le bobinage primaire 21 peut être constitué de plusieurs spires concentriques réparties sur une ou plusieurs couches. Là encore, pour des raisons de lisibilité, on n’a pas représenté séparément chacune de ces spires.
Ici, la ligne 212 est une ligne droite. Dans des variantes non représentées, les deux extrémités 213 et 214 sont reliées par une ligne courbe, ou tout autre tracé non rectiligne formant une ligne ouverte. En tout état de cause, la ligne 212 est configurée pour contourner un obstacle prédéterminé.
La portion en arc de cercle 211 s’étend ici selon un angle compris entre 270° et 330°, en suivant le contour extérieur des bobinages secondaires 22a et 22b.
En tout état de cause, le bobinage primaire délimite une surface d’intérêt S1 (voir , zone hachurée), inscrite à l’intérieur d’un disque dit utile D1. Ici, la surface d’intérêt S1 a la forme d’un disque tronqué, de même diamètre que le disque utile D1.
Un rapport entre l’aire de la surface d’intérêt S1 et l’aire du disque utile D1 est compris entre 70% et 99%, ici de l’ordre de 98%.
En outre, de manière avantageuse, la surface d’intérêt S1 passe par le centre du disque utile D1. On s’assure ainsi que la forme de la surface d’intérêt S1 ne s’éloigne pas trop de la forme du disque utile D1.
La illustre de manière schématique, et selon une vue en perspective, les bobinages d’une carte de circuit imprimé selon l’invention, en utilisation avec une cible correspondante 40.
La cible 40 est une cible métallique, agencée solidaire d’un élément mécanique mobile en rotation, et dont on souhaite mesurer la position angulaire.
La cible 40 comporte une pluralité de pales agencées selon une forme générale circulaire. En particulier le nombre de pales est égal à Ntottel que défini ci-avant. Ici, on a donc quatre pales. Chaque pale s’étend sur un secteur angulaire de même étendue, et la répartition angulaire des pales est régulière.
La cible 40 est agencée concentrique avec le disque utile tel que défini ci-avant.
La cible 40 est identique avec la cible destinée à coopérer avec une carte de circuit imprimé selon l’art antérieur, comportant un nombre Ntotde paires de pôles.
Dans le mode de réalisation de la , les bobinages de la carte de circuit imprimé comportent :
un bobinage primaire 41, formé ici par quatre spires : deux spires concentriques situées sur une première face de la carte de circuit imprimé, superposées à deux autres spires concentriques situées sur une face opposée de la carte de circuit imprimé ; et
trois bobinages secondaires 42a, 42b, 42c, composés chacun de plusieurs spires qui s’étendent chacune sur la première face et sur la face opposée de la carte de circuit imprimé, chaque bobinage secondaire comportant deux paires de pôles, avec chaque paire de pôle qui s’étend sur un angle de 120°
un bobinage primaire 41, formé ici par quatre spires : deux spires concentriques situées sur une première face de la carte de circuit imprimé, superposées à deux autres spires concentriques situées sur une face opposée de la carte de circuit imprimé ; et
trois bobinages secondaires 42a, 42b, 42c, composés chacun de plusieurs spires qui s’étendent chacune sur la première face et sur la face opposée de la carte de circuit imprimé, chaque bobinage secondaire comportant deux paires de pôles, avec chaque paire de pôle qui s’étend sur un angle de 120°
Les figures 5A et 5B illustrent les bobinages d’une carte de circuit imprimé pour un capteur inductif de mesure de position angulaire, selon une variante du premier mode de réalisation de l’invention. La illustre le bobinage primaire 51 et un premier bobinage secondaire 52a. La illustre un second bobinage secondaire 52b.
Ici, afin de réduire l’encombrement total des bobinages secondaires 52a et 52b, le deuxième bobinage secondaire 52b comporte, à ses extrémités, deux demi-boucles 521 de même orientation. Ainsi, une surface occupée par le premier bobinage secondaire 52a se superpose exactement avec une surface occupée par le second bobinage secondaire 52b, malgré le décalage angulaire entre leurs paires de pôles respectives. Au niveau du deuxième bobinage secondaire, on peut définir une paire de pôles 53, comme une boucle entière et deux demi-boucles situées de part et d’autre de la boucle entière.
Dans les variantes décrites ci-dessus, dans chaque bobinage secondaire les paires de pôles sont agencées les unes directement à la suite des autres.
La illustre le bobinage primaire 61 et l’un des bobinages secondaires 62a d’une carte de circuit imprimé pour un capteur inductif de mesure de position angulaire, selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Ce mode de réalisation ne sera décrit que pour ses différences relativement au mode de réalisation des figures 2A et 2B.
Dans ce mode de réalisation, le nombre N0de paires de pôles dans chacun des bobinages secondaires est un multiple de deux. Dans chaque bobinage secondaire, les paires de pôles sont réparties en deux groupes 630c, 630d. Chaque groupe 630c, 630d comporte un même nombre de paires de pôles. Ici, mais de manière non limitative, chaque groupe 630c, 630d comporte une unique paire de pôles.
Dans chacun des bobinages secondaires, les deux groupes 630c, 630d sont agencés espacés l’un de l’autre. Ici, et de manière avantageuse, ils sont symétriques l’un de l’autre, selon une symétrie de rotation d’un angle de 180°. Cette symétrie offre, par construction, une compensation au moins partielle d’éventuelles décalages mécaniques à l’intégration (notamment entre les bobinages et la cible).
Les groupes respectifs 630c, 630d des plusieurs bobinages secondaires se superposent entre eux, pour former deux blocs de spires.
Le bobinage primaire 61 entoure les plusieurs bobinages secondaires. Le bobinage primaire 61 présente :
une première portion 611c, en forme d’arc de cercle, qui suit le contour de l’un premier desdits blocs de spires ;
une deuxième portion 611d, en forme d’arc de cercle, qui suit le contour de l’autre desdits blocs de spires ;
une première ligne 612c, reliant deux extrémités respectivement de la première portion 611c en forme d’arc de cercle et de la deuxième portion 611d en forme d’arc de cercle ; et
une deuxième ligne 612d, reliant deux autres extrémités respectivement de la première portion 611c en forme d’arc de cercle et de la deuxième portion 611d en forme d’arc de cercle.
une première portion 611c, en forme d’arc de cercle, qui suit le contour de l’un premier desdits blocs de spires ;
une deuxième portion 611d, en forme d’arc de cercle, qui suit le contour de l’autre desdits blocs de spires ;
une première ligne 612c, reliant deux extrémités respectivement de la première portion 611c en forme d’arc de cercle et de la deuxième portion 611d en forme d’arc de cercle ; et
une deuxième ligne 612d, reliant deux autres extrémités respectivement de la première portion 611c en forme d’arc de cercle et de la deuxième portion 611d en forme d’arc de cercle.
Ici, les première et deuxième lignes 612c, 612d sont chacune rectilignes. Dans des variantes non représentées, il peut s’agit de lignes courbes, ou tout autre tracé non rectiligne formant une ligne ouverte. Les premières et deuxièmes lignes ne sont pas nécessairement similaires, l’une pouvant être rectiligne et l’autre non.
Dans ce mode de réalisation, les bobinages secondaires 62a s’étendent ensemble selon un arc de cercle cumulé compris entre 200° et 340°.
La illustre enfin une carte de circuit imprimé 700 selon l’invention.
La carte de circuit imprimé 700 comporte :
un substrat 701, pour recevoir les bobinages primaire et secondaires, qui comporte au moins une couche électriquement isolante dont les deux faces opposées sont recouvertes de pistes métalliques ; et
des bobinages primaire 71 et secondaires 72a tels que ceux décrits ci-dessus (un seul bobinage secondaire 72a est représenté sur la , pour des raisons de lisibilité de la figure).
un substrat 701, pour recevoir les bobinages primaire et secondaires, qui comporte au moins une couche électriquement isolante dont les deux faces opposées sont recouvertes de pistes métalliques ; et
des bobinages primaire 71 et secondaires 72a tels que ceux décrits ci-dessus (un seul bobinage secondaire 72a est représenté sur la
Dans le mode de réalisation de la , la carte de circuit imprimé 700 comporte en outre un composant électronique 770 présentant une fonction d’alimentation électrique du bobinage primaire 71 et une fonction de mesure de valeurs de tension aux bornes des bobinages secondaires 72a.
Le composant électronique 770 comporte par exemple au moins un microcontrôleur.
Le composant électronique 770 s’étend à proximité du bobinage primaire 71, à l’extérieur de la surface d’intérêt délimitée par ce dernier, et pour partie à l’intérieur du disque utile D1 tel que défini en référence à la .
Grâce à l’invention, le bobinage primaire 71 reste à distance suffisance du composant électronique 770, sans qu’il soit nécessaire de déplacer le composant électronique 770 (ce qui augmenterait un encombrement global de la carte de circuit imprimé), et sans qu’il soit nécessaire non plus de diminuer un diamètre d’un disque définissant la forme des bobinages. Comme expliqué en introduction, ce grand diamètre permet de maintenir un couplage élevé entre ces bobinages et la cible.
L’invention n’est pas limitée aux exemples et variantes décrits ci-dessus. Les différents exemples et variantes peuvent être combinés entre eux. Les bobinages secondaires peuvent être au nombre de deux, de trois, ou même plus. Les bobinages secondaires peuvent comprendre chacun plusieurs paires de pôles, voire même une unique paire de pôles.
De manière avantageuse, le diamètre du disque utile D1 ( ), définissant la forme des bobinages, est inférieur ou égal à 50 mm, voire inférieur ou égal à 30 mm. Pour ces diamètres, le couplage inductif est élevé entre le bobinage primaire et les bobinages secondaires, ainsi qu’entre les bobinages et la cible. On peut donc éloigner localement le bobinage primaire relativement aux bobinages secondaires, sans conséquences gênantes sur les performances du capteur. On peut aussi éloigner la cible relativement aux bobinages, pour faciliter la réalisation mécanique.
De manière avantageuse, l’invention trouve à s’appliquer dans le domaine de l’automobile, notamment pour la mesure de position angulaire d’un rotor de moteur électrique. La carte de circuit imprimé selon l’invention est avantageusement configurée pour venir se placer à une extrémité d’un arbre de rotation. Dans une variante moins préférée, la carte de circuit imprimé selon l’invention peut être configurée pour être traversée par l’arbre de rotation. En tout état de cause, elle se distingue de cartes de circuit imprimé destinées à venir se placer en périphérie de l’arbre de rotation, à distance de l’axe de rotation de l’arbre.
L’invention est particulièrement avantageuse, pour adapter un capteur inductif sur une carte de circuit imprimé préexistante, sur laquelle l’espace disponible pour les bobinages est imposé. L’invention permet en particulier d’offrir un couplage optimal entre les bobinages et la cible telle que mentionnée ci-avant, tout en respectant des contraintes fortes en termes d’espace disponible pour l’intégration des bobinages.
De préférence, chaque paire de pôle s’étendant selon un arc de cercle égal à 360°/Ntot, et chaque bobinage secondaire comporte un nombre N0de paires de pôles, avec N0=Ntot-1 ou N0=Ntot-2.
Claims (13)
- Carte de circuit imprimé (700) pour un capteur inductif destiné à mesurer la position angulaire d’une cible, la carte de circuit imprimé (700) comportant :
- au moins deux bobinages secondaires (22a, 22b ; 42, 42b, 42c ; 52a, 52b ; 62a ; 72a) constitués chacun d’au moins une paire de pôles (23 ; 53), chaque paire de pôle s’étendant selon un arc de cercle égal à 360°/Ntot, avec Ntotun entier supérieur ou égal à 2 ; et
- un bobinage primaire (21 ; 41 ; 51 ; 61 ; 71), entourant les bobinages secondaires ;
caractérisé en ce que :
- chaque bobinage secondaire (22a ; 22b ; 42 ; 42b ; 42c ; 52a ; 52b ; 62a ; 72a) comporte un nombre N0de paires de pôles, avec 1≤N0≤(Ntot-1) ; et
- le bobinage primaire (21 ; 41 ; 51 ; 61 ; 71) délimite une surface d’intérêt (S1) inscrite à l’intérieur d’un disque dit utile (D1), avec un rapport entre l’aire de la surface d’intérêt et l’aire du disque utile qui est compris entre 70% et 99%. - Carte de circuit imprimé (700) selon la revendication 1, dans laquelle la surface d’intérêt (S1) passe par le centre du disque utile (D1).
- Carte de circuit imprimée (700) selon la revendication 2, dans laquelle le diamètre du disque utile (D1) est inférieur ou égal à 30 mm.
- Carte de circuit imprimé (700) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le bobinage primaire (21 ; 41 ; 51 ; 61 ; 71) comporte au moins une portion en forme d’arc de cercle (211 ; 611c, 611d), qui suit le pourtour des bobinages secondaires.
- Carte de circuit imprimé (700) selon la revendication 4, dans laquelle le bobinage primaire (21 ; 41 ; 51 ; 61 ; 71) comporte en outre au moins une portion rectiligne (212 ; 612c, 612d), reliant ensemble deux extrémités (213, 214) de ladite portion en forme d’arc de cercle (211 ; 611c, 611d).
- Carte de circuit imprimé (700) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle les bobinages secondaires (22a, 22b ; 42, 42b, 42c ; 52a, 52b ; 62a ; 72a) s’étendent ensemble selon un arc de cercle compris entre 200° et 340°.
- Carte de circuit imprimé (700), selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le nombre N0de paires de pôles est supérieur ou égal à 2.
- Carte de circuit imprimé (700) selon la revendication 7, dans laquelle les au moins deux paires de pôles (23 ; 53) sont agencées directement à la suite les unes des autres.
- Carte de circuit imprimé (700) selon la revendication 8, dans laquelle le bobinage primaire (21 ; 41 ; 51 ; 71) est constitué par :
une portion en arc de cercle (211) ; et
une portion rectiligne (212), reliant ensemble les extrémités (213, 214) de la portion en arc de cercle. - Carte de circuit imprimé selon la revendication 7, dans laquelle le nombre N0de paires de pôles est un multiple de 2, et les paires de pôles sont réparties en deux groupes (630c, 630d) espacés l’un de l’autre.
- Carte de circuit imprimé selon la revendication 10, dans laquelle les deux groupes (630c, 630d) sont agencés selon une symétrie de rotation, avec un angle de rotation de 180°.
- Carte de circuit imprimé selon la revendication 10 ou 11, dans laquelle le bobinage primaire (61) est constitué par :
deux portions en arc de cercle (611c, 611d) ; et
deux portions rectilignes (612c, 612d), reliant deux à deux les extrémités des portions en arc de cercle. - Carte de circuit imprimé (700) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, comportant en outre une électronique (770) présentant une fonction d’alimentation électrique du bobinage primaire (71) et/ou une fonction de mesure de valeurs de tension aux bornes des bobinages secondaires (72a), ladite électronique (770) étant agencée à l’extérieur du bobinage primaire (71), et pour partie au moins à l’intérieur du disque utile.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2208543A FR3139194A1 (fr) | 2022-08-26 | 2022-08-26 | Carte de circuit imprimé pour un capteur inductif de mesure de position angulaire, d’encombrement réduit |
| PCT/EP2023/072899 WO2024042020A1 (fr) | 2022-08-26 | 2023-08-21 | Carte de circuit imprimé pour un capteur inductif de mesure de position angulaire, d'encombrement reduit |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2208543 | 2022-08-26 | ||
| FR2208543A FR3139194A1 (fr) | 2022-08-26 | 2022-08-26 | Carte de circuit imprimé pour un capteur inductif de mesure de position angulaire, d’encombrement réduit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3139194A1 true FR3139194A1 (fr) | 2024-03-01 |
Family
ID=84053233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2208543A Pending FR3139194A1 (fr) | 2022-08-26 | 2022-08-26 | Carte de circuit imprimé pour un capteur inductif de mesure de position angulaire, d’encombrement réduit |
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| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3139194A1 (fr) |
| WO (1) | WO2024042020A1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140167788A1 (en) | 2012-12-18 | 2014-06-19 | Continental Automotive Gmbh | Inductive sensor for angular measurement of the position of a moving part and measuring method using such a sensor |
| US20180259362A1 (en) * | 2015-11-12 | 2018-09-13 | HELLA GmbH & Co. KGaA | Apparatus for detecting a rotational movement |
| US20190128702A1 (en) * | 2017-11-01 | 2019-05-02 | Integrated Device Technology, Inc. | Sensor coil optimization |
| WO2021180535A1 (fr) * | 2020-03-13 | 2021-09-16 | Robert Bosch Gmbh | Dispositif inductif de détection de position de rotor, dispositif d'entraînement |
-
2022
- 2022-08-26 FR FR2208543A patent/FR3139194A1/fr active Pending
-
2023
- 2023-08-21 WO PCT/EP2023/072899 patent/WO2024042020A1/fr unknown
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024042020A1 (fr) | 2024-02-29 |
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